CAPITULO 5 REVISIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS Y DEL SOFTWARE DE CÁLCULO Y TRATAMIENTO DE...

ESTABLECIMIENTO DE BASES METODOLÓGICAS PARA LA OBTENCIÓN DE CARTOGRAFÍA GRAVIMÉTRICA 1:50.000. APLICACIÓN A LA MODELACIÓN 2D y 3D EN VARIAS ZONAS DE LA PENINSULA IBERICA.

Capitulo 5. Tratamiento de Datos Gravimétricos 1

ESTABLECIMIENTO DE BASES METODOLÓGICAS PARA LA OBTENCIÓN DE CARTOGRAFÍA GRAVIMÉTRICA 1:50.000. APLICACIÓN A LA MODELIZACIÓN 2D Y 3D EN VARIAS ZONAS DE LA PENINSULA IBERICA.

CAPITULO 5

REVISIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS Y DEL SOFTWARE DE CÁLCULO Y TRATAMIENTO DE LAS

ANOMALÍAS GRAVIMÉTRICAS AUTOR: F.M. RUBIO; CONCEPCIÓN AYALA, (2009)



INDICE CAPITULO 5

5. REVISIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS Y DEL SOFTWARE DE CÁLCULO Y TRATAMIENTO DE LAS ANOMALÍAS GRAVIMÉTRICAS. .................................. 5

5.1. CÁLCULO DE LA ANOMALÍA DE BOUGUER .............................................. 6 5.1.1. Valor de la gravedad normal .......................................................................... 7 5.1.2. Corrección de altitud (corrección de aire libre).............................................. 9 5.1.3. Corrección de Bouguer................................................................................. 10 5.1.4. Cálculo de la corrección topográfica ............................................................ 11 5.1.5. Anomalía de Bouguer................................................................................... 13

5.2. PROCESO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS GRAVIMÉTRICOS ................................................................................................... 13

5.2.1. Procesado...................................................................................................... 16 5.2.1.1. Obtención del Mapa de anomalías de Bouguer ..................................... 16 5.2.1.2. Estudio de la densidad de reducción...................................................... 18 5.2.1.3. Separación Regional-Residual............................................................... 19

5.2.2. Análisis e Interpretación de los datos gravimétricos .................................... 31 5.2.2.1. Correlación Anomalía Bouguer-geología.............................................. 31 5.2.2.2. Estimación de la profundidad de los cuerpos anómalos........................ 36 5.2.2.3. Otros mapas derivados y alineaciones................................................... 47

5.3. REFERENCIAS .................................................................................................. 51 ANEXO 1. Estructura de ficheros del capítulo .............................................................. 54 ANEXO 2. Pasos a seguir para el cálculo de la Anomalía de Bouguer con el programa OASIS MONTAJ. .......................................................................................................... 58



5. REVISIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS Y DEL SOFTWARE DE

CÁLCULO Y TRATAMIENTO DE LAS ANOMALÍAS GRAVIMÉTRICAS.

El objetivo de la gravimetría es la determinación de la distribución de la densidad de las

rocas del subsuelo mediante la observación de las perturbaciones que las estructuras

geológicas originan en el campo gravitatorio terrestre medido sobre la superficie.

El método gravimétrico se basa en la ley de la gravitación universal de Newton:

F = G m1m2/r2

donde F es la fuerza de atracción entre las masas m1 y m2, r la distancia entre ellas y G

la constante de gravitación universal, cuyo valor es 6.67 10-11m3kg-1s-1

Si m2 es la masa de la Tierra, la aceleración que adquiere la unidad de masa situada en la

superficie al ser sometida a la fuerza F es la aceleración de la gravedad en el punto

donde se sitúa dicha masa (puesto que F=m a):

a=g=F/m1 = Gm2/r2 (m/s2)

siendo la unidad utilizada el Gal, correspondiente a una aceleración de 1 cm/s2.

El valor de la gravedad observada (gobs) es un valor medido que depende de diversos

factores: latitud geográfica, cota de la estación, distribución real de densidades bajo ella

y en su entorno, y del tiempo (una vez corregido de deriva y de variación lunisolar).

Este valor debe ser comparado con uno teórico gt obtenido a partir de la gravedad

normal g0 en el geoide como nivel de referencia (gn) pero corregido a la cota donde se

ha medido gobs. Esta corrección deberá tener en cuenta la diferencia de alturas z, la masa

existente entre esas cotas y la topografía circundante. Al valor

B = gobs – gt



se denomina Anomalía de Bouguer y debería depender exclusivamente de la relación de

densidades teórica y real.

El proceso de los datos gravimétricos tiene como objetivo el obtener el valor de la

Anomalía de Bouguer en cada uno de los puntos de medida. Con estos valores se

confecciona el mapa de Anomalías de Bouguer, mapa base de la cartografía

gravimétrica. A partir de esta cartografía se pueden obtener unos documentos con los

que realizar el análisis y la interpretación de las anomalías localizadas mediante la

prospección gravimétrica.

5.1. CÁLCULO DE LA ANOMALÍA DE BOUGUER

Uno de los objetivos de este Proyecto metodológico es conseguir un proceso

“automático” de cálculo desde que se obtienen los datos en campo (gravímetros, GPS),

hasta el valor calculado de la anomalía de Bouguer. Para ello se han analizado los

medios disponibles y su situación en el momento de comienzo del Proyecto.

Los datos gravimétricos de campo son tratados mediante el programa ESTADILLO

(ver Capitulo 4), y los de GPS mediante su software correspondiente (ver Capitulo 2),

por lo que se parte de dos ficheros de datos de campo: gravimétricos y topográficos. El

IGME cuenta con una serie de programas informáticos de tratamiento de datos

gravimétricos, desarrollados durante la existencia de la antigua Área de Geofísica,

normalmente escritos en lenguaje Fortran para Ms-DOS. Se han hecho intentos de

recuperación de estos programas para un entorno Windows actual, sin que por diversas

causas se haya sido posible. Por otro lado, la rápida evolución de los sistemas

informáticos obliga a un esfuerzo de homogeneización y puesta al día periódico de

estos programas, que cada día resulta más difícil de asumir.

Por todo lo anteriormente expuesto, para el proceso de datos seguido en el cálculo de la

Anomalía de Bouguer se ha decidido emplear básicamente el programa informático

OASIS MONTAJ de la empresa Geosoft, complementado con algún software



desarrollado por el IGME.

5.1.1. Valor de la gravedad normal

La gravedad teórica se establece a partir de la gravedad normal g0 existente sobre una

superficie de referencia o geoide (aproximado por un elipsoide de revolución), a nivel

del mar, y depende de la latitud geográfica. El elipsoide tiene un radio ecuatorial

aproximadamente 21 km mayor que el radio polar, por lo que los polos están más cerca

del centro de masas que el ecuador, y como consecuencia, la gravedad aumenta con la

latitud. La gravedad en el geoide se puede calcular mediante la siguiente expresión:

g0 = G(1+ asen2φ-bsen22φ) Gal

donde φ es la latitud geográfica, G, b y c son coeficientes que dependen del sistema de

referencia adoptado (elipsoide y valor absoluto de la gravedad de partida) y g0 es la

gravedad normal. La adopción de diferentes elipsoides y/o valores de G, da lugar a

diferentes sistemas de referencia de las campañas gravimétricas.

En el procesado de los datos gravimétricos de la base de datos SIGEOF, la gravedad

normal se ha calculado utilizando el sistema geodésico de referencia GRS67 (con

Datum Potsdam G=981260 mGal):

Este sistema emplea para el cálculo de la gravedad normal la expresión de la Formula

Internacional de la Gravedad 1967 (Formula Somigliana desarrollada en serie):

g0=978031.85*[1+0.005278895*sen2(φ)+0.000023462*sen4(φ)]

donde φ es la latitud en el sistema de referencia ED50.

Los valores de la gravedad dados por esta ecuación dependen de los adoptados como

datum y del geoide de referencia:

a= 6378160 m, radio ecuatorial



b=6356774.5161, radio polar

c=1/298.25 índice de aplastamiento

Datum Postdam = 981260 mGal

Ge=978031.9 mGal (valor teórico de la gravedad en el Ecuador)

NOTA- Oasis utiliza la fórmula dada por Sheriff (Sheriff, Encyclopaedic

Dictionary of Exploration Geophysics 2nd Edition,1984, p141):

g0 = 978031.846 * [ 1 + 0.005278895*sen2(φ) + 0.000023462*sen4(φ)]

El uso tan extendido de los sistemas de posicionamiento por satélite, cuyos valores

vienen referidos al sistema geodésico WGS84, ha producido una revisión de las

expresiones empleadas en el cálculo de la gravedad normal, adoptando para ello el

sistema geodésico de referencia GRS80 (con Datum Potsdam 981260 mGal).

Para el cálculo de la gravedad normal en este sistema se emplea la fórmula Somigliana

(Somigliana, 1929; Heiskanen and Moritz, 1967) sin desarrollar en serie, siendo el

cálculo más preciso que para el sistema geodésico de referencia GRS67

g0 = γe(1+ksin2φ)

(1−e2sin2φ)1/ 2

dónde

k = cte = bγpaγe

−1 (adimensional)

a = semieje mayor, en m

b = semieje menor, en m

(como a y b se usan para calcular k, que es adimensional, las unidades de estas

magnitudes pueden ser cualquiera de las unidades de longitud)

γp = gravedad normal en los polos, en mGal

γe = gravedad normal en el ecuador, en mGal

φ = latitud geodésica en radianes



e = excentricidad (adimensional)

Para el cálculo de la gravedad normal en el sistema GRS80 empleando el programa

OASIS, los valores empleados de estos parámetros han sido:

γe = 978032.67715 mGal

k = 0.001931851353

e2 = 0.0066943800229

En el caso de utilizar la fórmula de la gravedad normal del GRS80 debe efectuarse la

corrección atmosférica. La corrección atmosférica de la gravedad se resta de la

gravedad teórica sobre el elipsoide, ya que la constante gravitatoria calculada para

dichos elipsoides incluye la masa de la atmósfera.

Dicha corrección es (Hinze et al., 2005):

δgA = 0.874 - 9.9 10-5 *h + 3.56 10-9 *h2

el efecto atmosférico viene dado en mGal, siendo h la altura elipsoidal de la estación

(m).

5.1.2. Corrección de altitud (corrección de aire libre)

Históricamente, la corrección de altitud se ha denominado corrección de aire libre y se

define como la diferencia entre la gravedad observada en un punto de la superficie

física de la Tierra y la gravedad normal en una superficie de referencia, la del elipsoide

o la del geoide.

En el caso de los datos gravimétricos de la base de datos SIGEOF (GRS67), se ha

utilizado la llamada fórmula de primer orden:

δgFA = 0.30854*h;



donde h es la altura ortométrica en metros y δgFA viene expresada en mGal.

En el caso del GRS80 se utiliza la fórmula de segundo orden que mejora la

precisión del cálculo (Heiskanen and Moritz, 1967) y que viene dada por:

δgFA = - (0.3087691-0.0004398 sin2 (φ))*h + 7.2125 10-8 *h2

donde h es la altura elipsoidal en metros y δgFA viene expresada en mGal.

5.1.3. Corrección de Bouguer

La corrección de Bouguer corrige el efecto de la atracción gravitatoria de la masa de

tierra entre el datum vertical y la estación, ya que no es aire lo que existe entre ellos.

Para calcular el efecto de esta masa, se la asimila a una placa infinita de espesor h y

densidad ρ (denominada densidad de reducción). El efecto de dicha placa en la estación

viene dada por:

δgBA = 2π*G*h*ρ (mGal)

donde G es la constante de gravitación universal, (6.673±0.001)10-11 m3kg-1s-2, h es la

altura de la estación en m y ρ es la densidad de la placa en kg/m3. Sustituyendo G y π

queda:

δgBA = 4.192 10-5 *h*ρ (mGal)

En el caso de la base de datos de SIGEOF (GRS67), h es la altura ortométrica y la

densidad de reducción empleada es 2600 kg/m3. En el caso del sistema GRS80, h es la

altura elipsoidal y la densidad la que se considere más adecuada.



5.1.4. Cálculo de la corrección topográfica

Estrictamente, la masa entre el datum vertical y la estación no es una placa infinita sino

que existe un relieve topográfico que presenta excesos y defectos de masa respecto de

la placa. Para corregir esos excesos y defectos de masa, se calcula la corrección

topográfica, CT.

La corrección topográfica se efectúa siguiendo el método de Hammer de coronas

circulares (Hammer 1939), como suma de tres componentes: próxima o cercana, media

y lejana. La corrección topográfica cercana (hasta 53.3 m) se realiza en campo,

mediante apreciación del operador y usando el programa estadillo. Para la corrección

topográfica media (hasta 4468.8 m) y lejana (hasta 21943 m) se emplea el programa

CCT (Plata, 1992). En los cálculos, se introduce la altura en metros y la corrección

resulta en cmGal.

Para la corrección topográfica media se utiliza una malla de 100x100 m del Mapa

Digital del Terreno (MDT) del Servicio Geográfico del Ejército. Cuando se trabaja con

el programa CCT en su versión original, en Fortran para DOS, si la malla usada del

MDT de referencia supera los 39000 puntos, se hace necesario dividirla en una serie de

bloques, calcular la corrección topográfica para cada bloque y sumar los resultados. En

este caso, la corrección topográfica lejana se realiza usando una única malla de

500x500 m del MDT citado. En este trabajo, se ha realizado una actualización del

programa en Fortran para Linux que permite emplear mallas con un número bastante

superior de puntos, del orden de millones de puntos, lo que evita la necesidad de

descomposición en bloques, y permite realizar el cálculo de la corrección topográfica

media y lejana ejecutando el programa una sola vez.

La salida del programa CCT son tres ficheros, dos con extensión CCT y otro con

extensión CTT. Éste último es el que da la corrección topográfica total, en centésimas

de miligal (cmGal).

Con el programa CCT se obtiene la CT para una densidad de reducción de 2000 kg/m3.

En el caso que se necesite la CT para una densidad de reducción ρ distinta, se emplea la



expresión (ρ en kg/m3):

CT (ρ)=(ρ/2000)* CT(2000).

Tanto las alturas de las estaciones gravimétricas como las del modelo digital del terreno

(MDT) deben estar referidas al mismo sistema. Por ejemplo, si el MDT está referido al

ED50 y las alturas de las estaciones gravimétricas son elipsoidales, éstas deben pasarse

a ED50 para realizar la CT. Puesto que para el cálculo de la CT se usa la diferencia de

cota entre la estación y el relieve topográfico, y dado que el elipsoide y el geoide se

pueden considerar superficies paralelas dentro del área correspondiente a la corrección

topográfica media y lejana para el caso de una hoja 1:50000, se puede utilizar la misma

CT calculada con alturas y MDT referidos al ED50 aunque las anomalías gravimétricas

se calculen respecto al WGS84. En definitiva, las correcciones topográficas en estos

casos se pueden considerar independientes del Sistema de Referencia que se utilice.

La otra opción que se dispone para el cálculo de corrección topográfica es el uso del

módulo correspondiente del programa Oasis. Oasis utiliza un algoritmo para el cálculo

de la CT basado en Nagy (1966) y Kane (1962). El programa exige una malla digital

del terreno de 5x5 m y otra de 100 x100 m dando como resultado final un valor de la

corrección topográfica total. No es posible descomponer el valor total en los

correspondientes a corrección próxima, media y lejana. Se ha intentado limitar los

radios de cálculo, adaptándolos a los correspondientes a estas tres zonas, para así poder

obtener sus valores de manera independiente pero sin obtener un resultado positivo.

Otro aspecto importante es que el tiempo de cálculo para una hoja 1:50000 ha oscilado

entre 18 y 36 horas dependiendo del procesador empleado (el más rápido ha sido con

un procesador Intel core duo).

Se concluye por tanto, que para el cálculo de la CT es más adecuado el uso del

programa CCT



5.1.5. Anomalía de Bouguer

La diferencia entre el valor de gravedad medido y el valor teórico en un punto de la

superficie se conoce como Anomalía de Bouguer, y permite detectar la existencia de

variaciones en el valor de la aceleración de la gravedad producidas por las diferencias

de densidad de las estructuras del subsuelo.

Si se emplea el sistema GRS67 adoptando una densidad de reducción de 2600 kg/m3, se

obtendrá una anomalía de Bouguer consistente actualmente con la base de datos de

SIGEOF. Si se decide utilizar el GRS80 (como ya se está haciendo, por ejemplo, en los

Estados Unidos y se tiene intención de hacer en el Reino Unido), habrá que escoger un

modelo adecuado de geoide que permita convertir las alturas ortométricas a elipsoidales

para todas las estaciones de la base de datos SIGEOF y recalcular la anomalía de

Bouguer con las nuevas coordenadas.

El procedimiento empleado en este proyecto para el cálculo de la anomalía de Bouguer

es el siguiente:

• Se ha utilizado el software Estadillo para el proceso de los datos de campo,

obteniendo el valor de la gravedad observada y de la corrección topográfica

próxima (CTP).

• La corrección topográfica media y lejana se calculan mediante el programa

CCT.

• Para el cálculo de la Anomalía de Bouguer se emplea el programa Oasis Montaj,

en el anexo se incluyen los pasos a seguir para ello.

5.2. PROCESO, ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE LOS DATOS

GRAVIMÉTRICOS

Dentro del proyecto de la Faja Pirítica se desarrolló un esquema de proceso de datos

gravimétricos con el objetivo de obtener los documentos más adecuados sobre los que



posteriormente basar la interpretación (Proceso de datos gravimétricos en el proyecto

integrado de estudio geológico y metalogenético de la Faja Pirítica. Rubio y Plata

1998). Las etapas descritas para llevar a cabo este proceso son las que se muestran en el

cuadro 5.1.

Cuadro 5.1. Esquema de proceso de datos gravimétricos desarrollado en el Proyecto de la Faja Pirítica (Plata y Rubio, 1998).

Este esquema sigue siendo válido y constituye la base de partida de los trabajos

realizados en este Proyecto. Sin embargo, para el desarrollo de este proceso en el

proyecto Faja Pirítica se empleaban diferentes programas desarrollados por la antigua

Área de Geofísica del IGME: PABA, DENSAD, EXPCON, REGRES, etc. Como ya se

ha comentado en el apartado anterior, la evolución de los sistemas informáticos ha

dejado poco operativos a la mayoría de estos programas, siendo necesaria su puesta al

día para poder ejecutarlos bajo los sistemas operativos actuales. Es por ello que al igual

que para el cálculo de la anomalía de Bouguer se ha empleado el paquete comercial

OASIS MONTAJ para llevar a cabo los diferentes análisis propuestos.

No obstante, y dada la gran calidad de los programas del IGME, no se abandona la idea

de su recuperación, por si en algún caso se hace necesario su empleo en alguna fase del

proceso por considerarlo más apropiado que el módulo correspondiente del programa

OASIS MONTAJ.



El nuevo esquema de proceso que se propone en este Proyecto y que se efectúa

mediante el Programa OASIS, es el siguiente:

1 Proceso:

• Obtención del mapa de Anomalías de Bouguer.

o Paso a malla regular

o Filtrado para eliminación de ruidos

• Estudio de la densidad de reducción

• Obtención de mapas de anomalías regionales y residuales (TÉCNICA de

ZENG (Zeng 1989)

• Obtención de anomalías a diferentes alturas

2 Análisis e Interpretación de los datos gravimétricos:

• Superposición de la geología. Correlación Bouguer-geología, con el

objetivo de identificar y correlacionar las distintas anomalías

gravimétricas con la geología de superficie de la zona.

• Estimación de la profundidad de los cuerpos anómalos:

o Soluciones de Euler

o Deconvolución de Werner

• Otros mapas derivados:

o Gradientes vertical y horizontal.

• Alineaciones

Todas estas fases del procesado y análisis, darán lugar a los correspondientes ficheros

que contengan las mallas, los mapas y las imágenes georeferenciadas generados en

ellas. Estos ficheros además de ser compatibles con el Software OASIS MONTAJ, se

crearan también con los formatos necesarios para ser gestionados en un GIS y que

sirvan para ser utilizados en la generación de la Cartografía.



5.2.1. Procesado

5.2.1.1. Obtención del Mapa de anomalías de Bouguer

Para la obtención del mapa de anomalías de Bouguer, se siguen los siguientes pasos:

1- Paso a malla regular de los valores de anomalía de Bouguer anteriormente

calculados, para lo que es necesario seleccionar entre otros los siguientes parámetros:

• Algoritmo de mallado más adecuado a la frecuencia espacial del campo

gravífico, normalmente Mínima Curvatura.

• Paso de malla adecuado (en general, la mitad del espaciado medio de las

estaciones).

2- Representación de dicha malla en forma de mapa de isolíneas y/o imagen en color.

3- Eliminación de ruido por filtrado digital. Dependiendo de varios factores, entre los

que se encuentran una distribución de puntos muy irregular, se pueden observar

variaciones rápidas y puntuales que no son de interés, pudiendo considerarlas como

ruido cualquiera que sea su origen, por lo que en ese caso se aconseja su eliminación

mediante la aplicación de filtros digitales

En este trabajo, en todas las zonas de ensayo se ha medido con una distribución de un

punto por km2, por lo que el paso de malla elegido ha sido de 500 m. Por otro lado el

empleo de receptores GPS permite la navegación por la zona haciendo posible

conseguir una distribución de los puntos homogénea por lo que el algoritmo de mallado

elegido ha sido el de Mínima Curvatura, que se considera es el que mejor se adapta a

este tipo de distribución, obteniéndose unos mapas poco ruidosos y suavizados, por lo

que no se ha sido necesario realizar un filtrado digital.

Los mapas de anomalías de Bouguer obtenidos para las tres zonas de ensayo se

observan en las figuras 5.1, 5.2 y 5.3.



Figura 5.1. Mapa de Anomalías de Bouguer de la zona de León. Se ha representado con una distribución de colores de igual intensidad, isolíneas a 1 mGal y sin sombras. Se han superpuesto los límites de las hojas a escala 1:50000. Las coordenadas son UTM huso 30 norte.

Figura 5.2. Mapa de Anomalías de Bouguer de la zona de Extremadura. Se ha representado con una distribución de colores de igual intensidad, isolíneas a 1 mGal y sin sombras. Se han superpuesto los límites de las hojas a escala 1:50000. Las coordenadas son UTM huso 30 norte.



Figura 5.3. Mapa de Anomalías de Bouguer de igual intensidad de la zona del Perfil Alcudia, isolíneas a 1 mGal y sin sombras. Las coordenadas son UTM huso 30 norte.

5.2.1.2. Estudio de la densidad de reducción

En áreas tan extensas como las cubiertas en las campañas de gravimetría estructural, se

pueden encontrar una gran diversidad de formaciones geológicas aflorantes, por lo que

sería necesario verificar si la densidad de reducción adoptada para el cálculo de la

anomalía de Bouguer es válida en todos los entornos, de forma que no puedan ser mal



interpretadas anomalías de probable origen muy superficial como se podría deducir de

la correlación topográfica.

En este proyecto se ha adoptado la densidad de reducción de 2600 kg/m3, ya que es la

densidad seleccionada para almacenar los datos en la base de datos SIGEOF. No

obstante en alguna de las zonas piloto en la fase de interpretación y/o modelado se ha

podido seleccionar otro valor de densidad de reducción.

5.2.1.3. Separación Regional-Residual

El mapa de anomalías de Bouguer refleja la superposición de las anomalías producidas

por muy diversas fuentes a distintas profundidades. Para realizar la interpretación del

mapa gravimétrico, éste se suele separar en dos: el mapa de anomalías regionales y el

mapa de anomalías residuales. Existen numerosos métodos de separación de anomalías

en sus componentes regionales y residuales: gráficos, ajuste de superficies polinómicas,

derivación del campo potencial, filtrado digital, continuación de campos, etc. En el

Informe Técnico del Proyecto Integrado de Estudio Geológico y Metalogénico de la

Faja Pirítica (Rubio y Plata 1998), ya se realizó un estudio detallado sobre las distintas

metodologías disponibles, describiendo con detalle y aconsejando el uso del método de

ajuste de superficies en dos etapas.

En esencia, el método consiste en suponer que la anomalía gravimétrica producida por

los cuerpos “anómalos” más profundos y/o extensos, forman una función de variación

suave, representable analíticamente por ajuste a los valores de una superficie de un

determinado grado, generalmente pequeño; este ajuste puede realizarse por métodos de

cálculo como el de mínimos cuadrados. Por otra parte, existe una incertidumbre en

cuanto al grado de la función que debe ajustarse a los valores de la anomalía. Zeng

(1989) propone una técnica basada en el análisis de continuaciones a distintas alturas

(prolongación analítica de la Anomalía de Bouguer), para reducir esta incertidumbre.



Determinación del grado del polinomio por análisis de continuaciones. Método de Zeng

Este método se basa en que si el campo fuera medido desde una cierta altura, las

anomalías residuales quedarían atenuadas, de manera que, a partir de dicha altura, las

anomalías resultantes únicamente corresponderían a las de carácter profundo (regional).

Para la determinación del grado de una función que represente la anomalía regional, se

ha procedido de la siguiente manera:

1- A partir de la malla de la anomalía de Bouguer, se han obtenido los mapas de

prolongación analítica hacia arriba desde 2 hasta 6 km, con incrementos de 500 m.

2- Se han comparado las superficies obtenidas para ver a partir de cual la

variación con la siguiente era mínima, tomando ese mapa como el más representativo de

las anomalías de origen más profundo (regional).

3- A la prolongación analítica escogida, se le han ajustado distintas superficies

polinómicas (de grado variable entre 1 y 6), calculando la desviación estándar de la

diferencia de cada una de ellas respecto de la prolongación analítica. Se ha escogido la

superficie polinómica cuya diferencia respecto a la prolongación analítica mostraba

menor desviación estándar.

A continuación se muestran las pruebas de separación regional-residual realizadas con

esta metodología en las distintas zonas de ensayo de este Proyecto.

Zona de León Para la zona de estudio (hojas 1:50000: 158, 159 y zona sur de las hojas 125 y 126), el

mapa de prolongación analítica que se ha considerado como óptimo es el continuado a 4

km, figura 5.4.



Figura 5.4. Diferencias entre prolongaciones analíticas en la zona de León. Superior: entre prolongaciones a 3500 y 4000 m. Medio: entre prolongaciones a 4000 y 4500 m. Inferior: entre las prolongaciones a 4500 y 5000 m. Se ha considerado como apropiado el mapa continuado a 4000 m.

El ajuste polinómico óptimo ha sido el de grado 6, figura 5.5. Para comparar los

resultados de la prolongación analítica y el desarrollo polinómico, en la figura se

muestra una imagen de la prolongación analítica a la que se ha superpuesto las isolíneas

correspondientes al desarrollo polinómico. Tanto los colores como los contornos van

cada 1 mGal.

Figura 5.5. Comparación de la superficie polinómica de grado 6 (contornos), con el mapa de prolongación analítica a 4000 m (imagen de fondo a color). En la figura se observa el gran grado de correlación existente entre ambos. Coordenadas UTM (ED50) huso 30 norte. Una vez determinado el mapa regional, se sustrae del mapa de anomalías de Bouguer

para obtener el mapa de anomalías residuales, figura 5.6.



Figura 5.6. Mapa de Anomalía residual obtenido tras la sustracción al mapa de anomalías de Bouguer de la superficie polinómica de grado 6. Coordenadas UTM (ED50) huso 30 norte. Zona de Extremadura

En esta zona de estudio (hojas 1:50000 números 896 y 897), el mapa de prolongación

analítica que se ha considerado como óptimo es el continuado a 4 km (figura 5.7).



Figura 5.7. Diferencias entre prolongaciones analíticas en la zona de Extremadura. Superior: entre prolongaciones a 3500 y 4000 m. Medio: entre prolongaciones a 4000 y 4500 m. Inferior: entre las prolongaciones a 4500 y 5000 m (superior).Se ha considerado como apropiado el mapa continuado a 4000 m.



El ajuste polinómico óptimo ha sido el de grado 5, figura 5.8. Para comparar los

resultados de la prolongación analítica y el desarrollo polinómico, en la imagen de la

prolongación analítica se han superpuesto las isolíneas correspondientes al desarrollo

polinómico. Los colores van cada 1 mGal, los contornos van cada 4 mGal.

Figura 5.8. Comparación de la superficie polinómica de grado 5 (contornos), con el mapa de prolongación analítica a 4000 m (imagen de fondo a color). En la figura se observa el grado de correlación existente entre ambos. Coordenadas UTM (ED50) huso 30 norte. Una vez determinado el mapa regional, se sustrae del mapa de anomalías de Bouguer para obtener el mapa de anomalías residuales, figura 5.9.

Figura 5.9. Mapa de anomalías residuaesl obtenido tras la sustracción al mapa de anomalía de Bouguer del polinomio de grado 5. Coordenadas UTM (ED50) huso 30 norte.



Zona del Perfil Alcudia

Este es un caso más complejo, ya que los datos gravimétricos se han adquirido a lo

largo del perfil sísmico Alcudia, en una franja de unos pocos kilómetros (entre 2 y 8,

dependiendo de la accesibilidad del terreno, ya que el perfil atraviesa zonas con fincas

privadas). El área de estudio se encuadra dentro de las hojas 1:200000 números 53, 60,

61, y 69, extendiéndose a lo largo de casi 250 km.

Para el cálculo del ajuste polinómico, el mapa de prolongación analítica que se ha

considerado como óptimo es el continuado a 5.5 km. La parte superior de la figura 5.10

muestra la diferencia entre la prolongación a 5 km y 5.5 km; la imagen central muestra

la diferencia entre la prolongación a 5.5 km y a 6 km; la imagen inferior es la diferencia

entre la prolongación a 6 km y a 6.5 km.



Figura 5.10. Diferencias entre prolongaciones analíticas en la zona del Perfil Alcudia. Superior: entre prolongaciones a 5000 y 5500 m. Medio: entre prolongaciones a 5500 y 6000 m. Inferior: entre las prolongaciones a 6000 y 6500 m. Se ha considerado como apropiado el mapa continuado a 5500 m. El ajuste polinómico óptimo ha sido el de grado 4, figura 5.11. Para comparar los

resultados de la prolongación analítica y el desarrollo polinómico, en la imagen de la

prolongación analítica se han superpuesto las isolíneas correspondientes al desarrollo

polinómico. Los colores van cada 1 mGal, los contornos van cada 4 mGal.



Figura 5.11 Comparación de la superficie polinómica de grado 4 (contornos), con el mapa de prolongación analítica a 5500 m (imagen de fondo a color). Coordenadas UTM (ED50) huso 30 norte.

Una vez determinado el mapa regional, se sustrae del mapa de anomalías de Bouguer para obtener el mapa de anomalías residuales, figura 5.12.



Figura 5.12. Mapa de anomalías residuales obtenido tras la sustracción al mapa de anomalía de Bouguer del polinomio de grado 4. Coordenadas UTM (ED50) huso 30 norte.

5.2.2. Análisis e Interpretación de los datos gravimétricos

5.2.2.1. Correlación Anomalía Bouguer-geología

Este análisis tiene como objetivo identificar y correlacionar las distintas anomalías

gravimétricas con la geología de superficie de la zona de estudio.

Para las zonas de ensayo se ha obtenido la siguiente correlación:



Zona de LEON

El mapa de anomalías de Bouguer comprende la totalidad de las hojas Magna a escala

1:50000 números 158 y 159 más una zona de unos 8 km hacia el norte de ambas hojas

con el objetivo de realizar un estudio geológico y geofísico de la Cuenca del Bierzo y

tener datos gravimétricos en un área suficientemente grande para evitar los efectos de

borde. El mapa geológico procede de la cartografía geológica a escala 1:100000,

realizada dentro de un Proyecto financiado con fondos FEDER

Cuando se trata de establecer una relación directa entre anomalía de Bouguer y geología

se observa que, figura 5.13:

- Los máximos gravimétricos (valores entre -41 y -39 mGal) aparecen asociados a la

Formación Agüeria, constituida por una alternancia de pizarras negras, limolitas y

areniscas de grano fino.

- Valores medios de anomalía de Bouguer (con rango de variación entre -57 y -41

mGal) se corresponden con el resto de depósitos paleozoicos (Serie Los Cabos, Pizarras

de Luarca, etc.).

- Valores mínimos de anomalía de Bouguer (entre -57 -80 mGal) aparecen alineados

según una orientación NO-SE y se asocian a materiales sedimentarios, terciarios,

cuaternarios, y rocas intrusivas ígneas. Cerca de la localidad de Ponferrada aparecen dos

mínimos relativos muy evidentes. El situado más al sureste, con valores entre -70 y -73

mGal, esta asociado al afloramiento del leucogranito de Ponferrada. Sin embargo, el

mínimo gravimétrico más importante de todo el mapa (-76 mGal) no se corresponde con

ningún afloramiento de rocas ígneas, sino con materiales sedimentarios terciarios y

cuaternarios. Este mínimo gravimétrico, con una longitud de onda de más del doble del

mínimo gravimétrico de Ponferrada, presenta un brusco gradiente hacia el este y mucho

más suave hacia el norte y el oeste.



Figura 5.13. Parte superior: mapa geológico con las isolíneas del mapa de anomalías de Bouguer superpuestas. Parte inferior: leyenda del mapa geológico.

En cuanto a la interpretación de estos dos mínimos gravimétricos la relación entre el

mínimo situado más hacia el sureste y el afloramiento del leucogranito de Ponferrada es

clara. Una prolongación hacia el noroeste en profundidad de dicho granito podría dar

lugar a una anomalía como la encontrada (-76 mGal), con variaciones tan significativas

como la profundidad y forma del cuerpo intrusivo. En cuanto a la coetaneidad o no de

los dos cuerpos intrusivos se carece de suficientes datos para afirmarlo o desmentirlo.

Lo que sí es evidente es que la diferencia de intensidad entre ambos mínimos puede



venir producida por la diferente profundidad a la que se encuentra el plutón o plutones

graníticos y su disimilar tamaño y extensión. La separación entre los dos mínimos es

muy abrupta por lo que podría deberse a una fractura o contacto mecánico.

- La cuenca estefaniense, que será objeto de un estudio más detallado y de un modelo

3D, se caracteriza por un mínimo relativo de hasta 10 mGal de amplitud. Sus límites

Norte y Este quedan bien definidos por gradientes gravimétricos muy marcados

mientras que los límites Sur y Oeste se muestran menos marcados que los anteriores con

una expresión gravimétrica más difuminada por el extenso mínimo gravimétrico

generado por el leucogranito de Ponferrada.

Zona de Extremadura

Para realizar este análisis se ha superpuesto el mapa de anomalías de Bouguer de toda la

zona sobre el mapa geológico continuo (Quesada C. y Sanchez-García T., 2002)

realizado dentro de un Proyecto financiado con fondos Feder (Quesada et al., 2002),

figura 5.14. No obstante la descripción de este análisis se realiza hoja a hoja.

BOUGUER-GEOLOGÍA HOJA 896

La anomalía de Bouguer de la hoja 896 presenta un gradiente regional de SO a NE. En

su zona meridional, dicho gradiente va de 36 a 20 mGal y se corresponde con el flysc de

Terena (Devónico Medio – Superior) y el Sinclinal de Barrancos-Hinojales (Ordovícico

– Devónico Inferior), formado principalmente por pizarras y grauwacas así como otros

materiales detríticos más o menos gruesos con intercalaciones locales de rocas

volcánicas.

Este gradiente presenta un salto de 4 a 6 mGal de dirección N115E, que coincide con la

Falla de Terena. Dicha tendencia regional se hace más suave hacia el NE, en un área

que se enmarca hacia el sur de Ossa Morena, observándose una variación de 18 a 10

mGal sobre el flanco SE del Anticlinorio de Olivenza-Monesterio (Unidad Fregenal-

Cumbres, de edad Precámbrico Superior – Cámbrico). En esta zona predomina la

alternancia de areniscas y pizarras (alternancia de Cumbres) junto con otras unidades



metasedimentarias. Casi en la esquina NE de la hoja, el gradiente está perturbado por un

mínimo relativo entre 4 y 10 mGal, con una geometría que podría indicar la presencia

de cuerpos intrusivos no aflorantes de baja densidad, ya que en superficie afloran

materiales de edad precámbrica, fundamentalmente detríticos con episodios locales de

vulcanitas, perteneciente al sector Burguillos del Cerro-Monesterio.

Distribuidos de manera irregular, se encuentran materiales postorogénicos de edad

Mioceno y Cuaternario, siendo de tipo travertino y aluvional, pero que no son

identificables por su respuesta gravimétrica.

BOUGUER-GEOLOGÍA HOJA 897

La anomalía de Bouguer se caracteriza por una anomalía de fondo de valor

aproximadamente constante, de unos 12-14 mGal en toda la hoja, presentando en el

centro (dominio de Zafra-Monesterio) una amplia zona de mínimos relativos, que

seguramente corresponden a granitos amfibolíticos y leucogranitos no aflorantes, que se

encuentran recubiertos por una capa de esquistos y cuarzoesquistos biotíticos, hacia el

N, y metagrawacas y pizarras en la franja central. Hacia el SE, se observa otro área con

un mínimo relativo de unos 6-8 mGal de amplitud situado sobre unas intrusiones

graníticas. El máximo relativo localizado en la esquina NE podría deberse a la respuesta

gravimétrica de unas anfibolitas del Dominio de Zafra Monesterio, mientras que el

suave gradiente de la esquina NO podría estar asociado a las pizarras cámbricas de la

Unidad de Herrerías.



Figura 5.14 Parte superior: mapa geológico con las isolíneas del mapa de anomalías de Bouguer superpuestas. Parte inferior: leyenda del mapa geológico

5.2.2.2. Estimación de la profundidad de los cuerpos anómalos

Soluciones de Euler

El método de la deconvolución o soluciones de Euler se basa en la ecuación homogénea

de Euler, una ecuación que relaciona la intensidad de un campo potencial y las

componentes de su gradiente con la profundidad a la que se encuentra la fuente a través

de grado de homogeneidad N que se denomina índice estructural (SI). El SI es la

potencia del inverso de la distancia a la fuente según la cual se atenua la intensidad del

campo potencial y brinda un medio para discriminar entre las distintas geometrías que

se asumen para las fuentes. La relación entre geometría de las fuentes anómalas e índice

estructural se pueden ver en la tabla siguiente:



Algunos autores (ej. Reid et al., 1990) recomiendan para trabajos con el campo

magnético el uso de un SI entre 0 y 1 para terrenos antiguos, entre 0 y 3 para terrenos

más jóvenes donde afloren vulcanitas recientes y un SI de 3 para depósitos masivos de

minerales magnéticos (ej. níquel, VMS).

El cálculo de las soluciones de Euler, se efectúa considerando un conjunto de puntos o

ventana, que recorre la malla gravimétrica o magnética para la resolución de las

ecuaciones mediante las que se calculan las soluciones. La elección de su tamaño está

determinada fundamentalmente por la resolución de los datos y por la extensión espacial

de las anomalías. La profundidad máxima de las soluciones es aproximadamente el

doble de la ventana de Euler utilizada, en unidades de celdas de la malla y multiplicada

por el tamaño de la celda.

Para calcular las profundidades de los cuerpos anómalos mediante las soluciones de

Euler hay que tener en cuenta que si la señal de campo potencial se ha filtrado

previamente, dicho filtrado puede eliminar las anomalías que darían lugar a soluciones

más superficiales.

Formulación matemática

Una función tridimensional f(x, y, z) se dice que es homogénea de grado n si la función

cumple la expresión:

f(tx, ty, tz)=tn·f(x, y, z)

De aquí se puede demostrar que esta función satisface la llamada ecuación de Euler:

Fuente SI (campo gravitatorio) SI (campo magnético) 0 Escalón / falla / dique Contacto 0.5 Cinta Escalón 1 Estructuras cilíndricas Falla / dique 2 Esferas Estructuras cilíndricas 3 No se usa Esferas



Y aplicando la ecuación a los campos potenciales se tiene:

Donde (x0, y0, z0) es la posición de la fuente gravimétrica o magnética cuyo campo total

T se ha medido en (x, y, z). T está afectado de un valor regional B. Nótese que en esta

expresión N (el SI) es equivalente a –n en la ecuación de Euler.

Se ha realizado una estimación semicuantitativa de la profundidad de anomalías

gravimétricas mediante el método de Euler (Reid et al, 1990) utilizando uno de los

módulos de Oasis Montaj. La deconvolución de Euler es un método de aplicación rápida

que tiene la ventaja de no requerir un modelo geológico a priori, pero presenta el

inconveniente de que uno de los datos de entrada, el llamado índice estructural, implica la

asunción a priori de una cierta geometría para los cuerpos geológicos que generan las

anomalías gravimétricas. La elección del índice estructural tiene una gran influencia en las

determinaciones de profundidad obtenidas. Esta es la razón por la cual los resultados son

ambiguos y solo deben ser utilizados como orientación para discriminar fuentes someras

de fuentes profundas, siendo especialmente útil para la determinación de los límites de

estructuras. Las soluciones de profundidad pueden estar agrupadas con valores poco

consistentes que presentan variaciones exageradas. Además, los límites definidos por las

soluciones de Euler para las fuentes de las anomalías suelen ser más difusos que los

obtenidos mediante la derivada vertical.

A continuación se describen las estimaciones realizadas en las zonas de ensayo de este

Proyecto.



Zona de LEÓN

Dado que en la geología general del área predominan las fallas, cabalgamientos y

láminas extensas de buzamiento variable, las soluciones para el índice n=1 son, a priori,

las más fiables. Así, se han calculado las soluciones de Euler, utilizando el mapa de

Bouguer residual para índice 1 y ventanas de 5, 10 y 20 puntos (2.5, 5 y 10 km

respectivamente). También se ha hecho un cálculo para índice 2 y una ventana de 10

puntos (5 km) ya que dicho índice es adecuado para cuerpos “esféricos” como el

leucogranito de Ponferrada. En el cuadro 5.2 se muestra un resumen de las soluciones

encontradas para cada índice y ventana utilizada. En todas las figuras se han incluido los

contornos de las unidades geológicas existentes con su código numérico, la clave de

este código se muestra en la figura 5.13. En todos los casos, la mayoría de las

soluciones coinciden o están agrupadas en las inmediaciones de las alineaciones

gravimétricas (Figura 5.23).

Num. Sol. Min (m) Max

(m)

Media

(m)

SD (m)

N=1, W=5 861 450 5180 1545 640

N=1, W=10 1615 810 4630 1745 580

N=1, W=20 2199 845 6155 2180 780

N=2, W=10 2433 1125 7015 2595 850

Cuadro 5.2. Número de soluciones; profundidades mínima, máxima y media; y desviación estándar de las soluciones encontradas para los diferentes índices estructurales (N) y ventanas (W) empleadas en la zona de León. Las profundidades se han redondeado a ± 5m Para N=1, W=5, figura 5.15, el 51.45% de las soluciones se sitúa a una profundidad de

hasta 1430 m. Aunque el número de soluciones es relativamente pequeño, éstas están

distribuidas por toda el área de estudio, principalmente sobre los límites litológicos más

importantes.



Figura 5.15. Mapa de soluciones de Euler con índice N=1 y ventana de 5 puntos. Se incluye el histograma de soluciones.

Para N=1, W=10, figura 5.16, el histograma es aproximadamente bimodal con un

máximo relativo a 1310 m y otro a 1850 m (25% y 65% respectivamente, %

acumulado). La mayor parte de las soluciones delimitan zonas de gradiente y límites

litológicos. Llama la atención la agrupación de soluciones entre 3000 – 4000 m y >

4000 m, situadas en la hoja 158 en una estrecha zona de contacto entre los sedimentos

terciarios y cuaternarios.




Para N=1, W=20, figura 5.17, el 38% de las soluciones presentan una profundidad de

hasta 1820 m. En general, la distribución de las soluciones delimita zonas de gradiente.

Las soluciones entre 2000 y 3000 m están agrupadas principalmente sobre el

leucogranito de Ponferrada y delimitando el mínimo contiguo. Parte de las soluciones

correspondientes a profundidades > 4000 m aparecen inmediatamente al O del mínimo

adyacente al del leucogranito de Ponferrada.




Para N=2 y W=10, figura 5.18, el 42% de las soluciones están situadas a una

profundidad de hasta unos 2260 m. Las soluciones más profundas (> 4000 m) están

situadas alrededor de los mínimos asociados a posibles cuerpos intrusivos. La mayoría

de las soluciones correspondientes a fuentes más someras (1000 a 2000 m) están

situadas alrededor de la cuenca de El Bierzo.




Zona de Extremadura

En general, la geología de las hojas 896 y 897 se caracteriza principalmente por rocas

sedimentarias y metasedimentarias que forman parte de grandes estructuras anticlinales

y sinclinales, con intrusiones graníticas que afectan principalmente a la geología de la

hoja 897, así que no parece evidente cual será el mejor índice estructural a utilizar. Es

por ello que se han calculado las soluciones de Euler utilizando el mapa de Bouguer

residual para un índice n=1, con ventanas de 5, 10 y 20 puntos (2.5, 5 y 10 km

respectivamente), y para n=2 con una ventana de 10 puntos (5 km).



Num. Sol. Min (m) Max (m) Media (m) SD (m) N=1, W=5 1740 380 4940 1425 600 N=1, W=10 2284 535 3580 1585 575 N=1, W=20 1881 795 3245 1845 480 N=2, W=10 3021 670 5570 2310 915

Cuadro 5.3. Número de soluciones; profundidades mínima, máxima y media; y desviación estándar de las soluciones encontradas para los diferentes índices estructurales (N) y ventanas (W) empleadas en la zona de Extremadura. Las profundidades se han redondeado a ± 5m

Para N=1, W=5 (Figura 5.19), aproximadamente el 70% de las soluciones se sitúa a una

profundidad de hasta 2000 m. Aunque el número de soluciones es relativamente

pequeño, éstas están distribuidas por toda el área de estudio. Quizá lo más sorprendente

es una alineación de soluciones entre 1000 y 2000 m (con algunas soluciones entre 2000

y 3000m) que en la zona SE siguen la falla de Terena, pero se separan de su traza en

superficie hacia el N=, aproximadamente en XUTM30=172000 m.


Para N=1, W=10 (Figura 5.20), el histograma presenta una zona de gradiente hasta el

8.5% (soluciones hasta 850m) y un gradiente más suave a partir del 75% (soluciones

mayores que 1970m). La mayor parte de las soluciones (entre el 8.5% y el 75%

acumulado) se encuentran a profundidades comprendidas entre 850 y 1970 m. Las



soluciones tienden a agruparse sobre la falla de Terena al SO; el mínimo relativo situado

al NE de la hoja 896; una zona donde afloran tonalitas y anfibolitas (máximo relativo

hacia el centro-este de la hoja 897) y una franja de anfibolitas situada al NE de la hoja

897.


Para N=1, W=20 (Figura 5.21), el histograma presenta una distribución

aproximadamente gaussiana con la zona de máximo entre 1580 y 2000 m que agrupa

entre el 30% y el 60% de las soluciones. Sólo el 4% de las soluciones presenta

profundidades menores que 1000 m y menos del 2% de las soluciones alcanza

profundidades mayores a 3000m. En esta caso, la zona central de las hojas 896 y 897

presentan unas soluciones más dispersas que para los parámetros anteriores, con

direcciones prácticamente perpendiculares a las estructuras.



Figura 5.21 Mapa de soluciones de Euler con índice N=1 y ventana de 20 puntos. Se incluye el histograma de soluciones. Para N=2 y W=10 (Figura 5.22), el 2 % de las soluciones están situadas a menos de

1000 m y se encuentran dispersas por todo el mapa. También se encuentran dispersas

las soluciones entre 2000 y 4000 m (un 33% del total) y las soluciones con

profundidades mayores que 4000 m (aproximadamente el 33% del total) Sólo las

soluciones entre 1000 y 2000 m (el 32 %) presentan agrupaciones más claras, aunque la

correlación geológica más clara se encuentra principalmente sobre las rocas intrusivas

de la hoja 897.



Figura 5.22 Mapa de soluciones de Euler con índice N=2 y ventana de 10 puntos. Se incluye el histograma de soluciones.

5.2.2.3. Otros mapas derivados y alineaciones

Calculo de gradientes (derivadas) y alineamientos

El gradiente vertical de la intensidad de campo gravimétrico o magnético, f, en un

punto (x, y, z), se puede expresar como:

Para el gradiente horizontal, que se puede calcular en las direcciones x e y, la

formulación es análoga. También se puede obtener el gradiente horizontal mediante el

teorema de Pitágoras, como la raíz cuadrada de la suma de los cuadrados de las

derivadas en las direcciones x e y (siendo x e y ortogonales) (Ecuación de Laplace).



Los gradientes (derivadas) se emplean fundamentalmente como una herramienta para la

detección de bordes, ya que muestran los cambios en los valores de campo potencial

debido a variaciones laterales de la densidad o susceptibilidad, sin embargo uno de sus

inconvenientes es que amplifican las altas frecuencias, actuando como filtro pasa alta.

El cálculo del gradiente horizontal requiere definir una dirección en el plano, por lo que

se ve afectado por la anisotropía de la señal y suele ser difícil de interpretar. Se ha

optado por calcular el mapa de gradiente vertical de la anomalía de Bouguer, cuya

correlación con la geología suele ser más evidente. El mapa del gradiente vertical junto

con la anomalía de Bouguer y su residual permiten definir una serie de alineaciones, que

son líneas que se dibujan sobre los mapas gravimétrico y/o magnético y los mapas

correspondientes a sus derivadas con objeto de identificar estructuras comunes en todos

ellos y compararlas con los mapas geológicos de superficie. Las alineaciones sirven, en

ocasiones, para evidenciar límites geológicos que no se han identificado en campo, por

estar recubiertos de sedimentos y/o vegetación, y pueden utilizarse también como ayuda

para la reconstrucción de la actividad tectónica y en la construcción de los modelos 3D).

Zona de León

En la figura 5.23 se muestra el mapa de gradiente vertical, donde se han representado

las diferentes alineaciones, interpretadas no sólo con este mapa sino con el mapa de

anomalía de Bouguer y el mapa de Anomalía residual (Los números entre paréntesis

hacen referencia a la leyenda de la figura 5.13). Los lineamientos L1 y L5-L6A-L6B

están asociados a fracturas de edad hercínica, reactivadas durante el ciclo alpino y que

delimitan la cuenca estefaniense de El Bierzo. El límite N de dicha cuenca (L1)

corresponde a un cabalgamiento vergente al sur, perfectamente definido por un fuerte

gradiente, y que pone en contacto los materiales terciarios y cuaternarios más modernos

de la cuenca con las series del Ordovícico Superior-Silúrico, como la Formación

Agüeira (10), la Cuarcita de Vega (14) y las pizarras negras del Silúrico (16) situadas al

Norte (los números corresponden a las litologías descritas en el mapa geológico

1:50000). El límite Este queda bien cartografiado por el lineamiento L2 (falla de

Montealegre), que corresponde a un fuerte gradiente N-S, al Este del cual no existen

afloramientos estefanienses. En el mapa de gradiente vertical, detrás de L2 aparece un



importante máximo sobre la Formación Agüeira, mientras que al sur del L6B, el L2 se

pierde y las formaciones cambro-ordovícicas de la serie Los Cabos (situadas entre L6A-

L6B y L4) se caracterizan por una zona de graciente próximo a cero. Al N de L3 y al S

de L4, las pizarras correspondientes a la Fm. Agüeira (10) y a las Pizarras de Luarca (9)

se caracterizan por valores altos del gradiente. El límite Oeste de la Cuenca es difícil de

precisar debido a la influencia del mínimo correspondiente al leucogranito de

Ponferrada, pero podría estar sobre o cerca del L7.

Figura 5.23. Mapa de gradiente vertical de la zona de León. En el se han representado las alineaciones interpretadas mediante los diferentes mapas gravimétricos y derivados de la zona. Los números de los contornos geológicos hacen referencia a la leyenda de la figura 5.13.

El leucogranito de Ponferrada y el cuerpo intrusivo inferido de la anomalía de Bouguer

y la residual, se caracterizan por mínimos de gradiente y aparecen claramente separados

por el lineamiento L8. El L9 se postula como su límite N, aunque por encima de éste

aparece un lineamiento (L11) que corresponde con una zona de mínimos de gradiente y

que se podría postular como debido a la presencia de otros cuerpos intrusivos en

profundidad. Los máximos de gradiente entre el L10 y el L11 se asocian con los

afloramientos correspondientes a la Fm Agüeira, las Pizarras de Luarca y la Serie Los

Cabos, mientras que los máximos al N del L10 se observan sobre los afloramientos

estefanienses al N de la hoja 158. El lineamiento L12A y L12B pone en contacto la



zona de máximos de gradiente de materiales cámbrico-ordovícicos son una zona de

gradiente próximo a cero sobre los depósitos cenozóicos.

Zona de Extremadura

Las alineaciones se han obtenido a partir del mapa de gradiente vertical (Figura 5.24) y

del mapa de anomalías de Bouguer y su residual, elaborados con distintos métodos de

sombreado.

Figura 5.24. Mapa de gradiente vertical de la zona de Extremadura. En el se han representado las alineaciones interpretadas mediante los diferentes mapas gravimétricos y derivados de la zona.

Casi todas las alineaciones presentan una dirección aproximadamente NO-SE, excepto

la L3 (dirección N-S), la L11 (dirección E-O) y la L13 (dirección NE-SO). L1 coincide

aproximadamente con el límite N del afloramiento sur del Flysch de Terena (pizarras y

areniscas con grawacas) mientras que L2 sigue aproximadamente la traza de la falla de

Terena. L3 marca la presencia de unos afloramientos de mármoles calcodolomíticos. L4

pasa por una zona de gradiente que se ve muy bien en el mapa de anomalías residuales y

que en el mapa geológico coincide con la zona axial de un sinforme (Detrítica Jerez)

con materiales formados por esquistos grauwáquicos y tobas finas. L5, L7 y L8 marcan

el límite entre las cuarcitas grises y tobas cristalinas y las metagrawacas y pizarras de la

sucesión Tentudia (Unidad de Arroyomolinos). L6 separa, también dentro de la Unidad



de Aroyomolinos, una zona de areniscas y tobas de una zona de espilitas, tobas

espilíticas y queratofitos. L9 y L12 delimitan los granitos anfibólicos que afloran al SE

de la hoja 897. L10 es una alineación situada en una zona de gradiente, próximo a

afloramientos de cuarcitas negras. L11 se ha dibujado también en una zona de gradiente

que en el mapa geológico delimita la zona sur del afloramiento de un granito rosado con

biotita tectonizado; la extensión de esta alineación más allá del límite E de dicho granito

sugiere la prolongación de éste por debajo de la roca encajante. L13, sin embargo, no se

corresponde claramente con ninguna estructura geológica aflorante, por lo que se infiere

que puede tener su origen en alguna estructura enterrada. L14 separa claramente, en el

Dominio Zafra-Monesterio, la zona de anfibolitas hacia el NE, de los esquistos y

cuarzoesquistos biotíticos con intercalaciones de cuarcitas negras, más hacia el SO.

5.3. REFERENCIAS

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rotazione, Mem. Soc. Astron. Ital., Vol. IV.

Zeng, H., 1989. Estimation of the degree of polynomial fitted to gravity anomalies and

its application, Geophysical Prospecting, 37, 8, 959-973.



ANEXO 1. Estructura de ficheros del capítulo



En este anexo se describe la estructura de los ficheros generados en este capitulo. Todos

ellos se encuentran dentro de la carpeta denominada capitulo 5, dentro de ella se

encuentran las siguientes carpetas:

Dentro de la carpeta Texto se encuentran los ficheros correspondientes al texto de este

capitulo, en formato Word y en formato .pdf, y que tienen como nombre

“capitulo5.doc” y “capitulo5.pdf” respectivamente.

Dentro de la carpeta Anexo informático nos encontramos las siguientes subcarpetas:

La carpeta Figuras, contiene todos los ficheros imagen (jpg o TIF) correspondientes a

las figuras de este capítulo

La carpeta Ficheros se subdivide en otras dos carpetas:

• Datos procesados

• Ficheros Sigeof

Éstas a su vez contiene tres carpetas correspondientes a cada una de las zonas pilotos

del Proyecto: Alcudia, Extremadura y León.

Los formatos de los ficheros almacenados en estas carpetas son los siguientes (todos los

datos numéricos se expresan con dos decimales y con el punto como separador

decimal):

Datos procesados Esta carpeta contiene los ficheros correspondientes al cálculo de la anomalía de

Bouguer utilizando los sistemas GRS67 y GRS80. Para el sistema GRS67 se genera un



fichero con todos los datos de la zona juntos, y otro fichero para cada una de las hojas

1:50000 incluidas en la zona:

zona-Grav-***-Hxxx.xls

*** corresponde al sistema geodésico GRS67 o GRS80

Hxxx es el número de hoja 1:50000, cuando corresponda (si no aparece es que el

fichero contiene el total de las estaciones de la campaña)

Su formato es el siguiente (bdgrav):

Alias Unidad Descripción NH’ ----- Número de hoja 1:200000 NH ----- Número de hoja 1:50000 N ----- Número de estación X m Abcisa UTM, huso 30 (ED50 o WGS84) Y m Ordenada UTM, huso 30 (ED50 o WGS84) Zo /Ze m Cota ortométrica /elipsoidal G mGal Gravedad observada Tp cmGal Corrección topográfica próxima en densidad 2.0 Tml cmGal Corrección topográfica media y lejana en densidad 2.0 T cmGal Corrección topográfica total en densidad 2.0 A mGal Anomalía de Bouguer en densidad 2.0 C mGal Factor de conversión de la anomalía de Bouguer A1 mGal Anomalía de Bouguer en densidad 2.6 / 2.67 Para el GRS67 la densidad de reducción para la anomalía de Bouguer es 2.6 g/cm3; para

el GRS80 la densidad de reducción para la anomalía de Bouguer es 2.67 g/cm3.

Ficheros Sigeof

Contiene los ficheros de la campaña para cada una de las zonas piloto en formato de la

base de Datos Geofísicos: Sigeof

Las densidades tienen unidades de g/cm3



El nombre de los ficheros es el siguiente: zona-Grav-***-Hxxx-sigeof.xls *** corresponde al sistema geodésico GRS67

Hxxx es el número de hoja 1:50000, cuando corresponda (si no aparece es que el

fichero contiene el total de las estaciones de la campaña)

Su formato es el siguiente (sigeof):

Alias Unidad Descripción NH ----- Número de hoja 1:50000 COORDX m Abcisa UTM, huso 30 COORDY m Ordenada UTM, huso 30 COORDZ m Cota ortométricas absoluta GRABS mGal Gravedad observada, disminuida en 979000 CORTP cmGal Corrección topográfica próxima en densidad 2.0 CORTT cmGal Corrección topográfica total en densidad 2.0 A1 mGal Anomalía de Bouguer en densidad 2.6 IE ----- Identificador del tipo de medida IDTR ----- Identificador de trabajo

Nota: Para completar la campaña Alcudia y tener datos gravimétricos a lo largo del perfil

sísmico del mismo nombre se han añadido:

- Por un lado, cinco puntos en la hoja 533, para suplir unos datos de un programa que se perdió.

- Por otro lado, 525 puntos en la hoja 684, para cubrir la zona norte del perfil sísmico.

Los ficheros resultantes se han dispuesto según el formato Sigeof

(Alcudia+Sigeof-formatoSigeof.xls) y según el formato Bdgrav (Alcudia+Sigeof.xls). En ambos

ficheros, se ha añadido una columna al final con la cabecera “Tipo”, dónde Alcudia-1

corresponde a los datos adquiridos en las campañas del 2006 y 2007, y Sigeof-1 son los datos de

Sigeof. 1 indica gravimetría estructural.



ANEXO 2. Pasos a seguir para el cálculo de la Anomalía de Bouguer con el programa OASIS MONTAJ.



Pasos a seguir para el cálculo de la Anomalía de Bouguer con el programa OASIS MONTAJ. 1- Se importan los ficheros de gravedad y GPS y se crean las bases de datos de

gravedad y GPS

Database / Import / ASCII

Aparece un cuadro de diálogo que pide el nombre del fichero. Se puede importar con

un “template” (si se tiene) o con el “wizard”. Se pueden importar las columnas que

uno quiera. Finalmente, las bases de datos deben tener los formatos siguientes:

Formato base de datos de gravedad:

Station (String double), Gravity (mGal)( 3 decimales double), CTProx (cmGal)( 2

decimales double), CT M y L (cmGal)( 2 decimales double), Terrain (mGal)( 3

decimales).

* La columna Terrain debe añadirse sumando las dos columnas de la corrección

topográfica próxima, media y lejana, divididas por 100.

Formato base de datos GPS

Station (string double), X (UTM en m) (2 decimales double), Y (UTM en m) (2

decimales double), Elevation (m) ( 3 decimales).

* La Elevation es la altura en m, ortométrica o elipsoidal, según si se va a calcular con

el GRS67 o el GRS80.

*Longitud y latitud (longitude y latitude) se calculan dentro de Oasis. Los nombres de

las columnas son fijos (los pide Oasis).

2- Se unen ambos ficheros:

Gravity / Locations / Merge with Survey data



Se despliega un cuadro de diálogo dónde hay que introducir el nombre de las bases de

datos de gravedad (Gravity survey database) y del GPS (Location database) creadas en

el paso 1.

Para calcular la anomalía de Bouguer (paso 3), la base de datos debe tener las

siguientes columnas:

Station, X, Y, Longitude, Latitude, Gravity, Elevation, Terrain (unidades como en el

paso 1).

3- Se calculan las anomalías de aire libre y Bouguer, paso a paso, escogiendo las

fórmulas a emplear en los desplegables (GRS67 o GRS80). Las fórmulas para el

cálculo de la gravedad teórica y de la anomalía de aire libre en el GRS67 se han

programado en el Oasis para que sean consistentes con los datos de SIGEOF.

También se puede obtener la anomalía de Bouguer utilizando el Oasis desde el

principio, es decir, empezando por el volcado de las lecturas del gravímetro

directamente en el programa. En este caso, el proceso sería el siguiente:

1- Se introducen los datos del proyecto:

• Nombre de la institución.

• Nombre de la campaña.

• Breve descripción del proyecto.

• Jefe / responsable del proyecto.

• Fecha de la campaña.

• Se pueden añadir comentarios adicionales utilizando el botón “Comments”

2- Se introducen los parámetros de procesado:

• Localización y valor de las bases gravimétricas

• Correcciones (latitud, aire libre, densidad de la tierra, densidad del agua,

densidad del hielo). Se pueden añadir fórmulas editando los ficheros

Gravity_Free_Air.lst y Gravity_Formulas.lst (para las correcciones de aire

libre y latitud respectivamente).



3- Se importan los datos de las bases, de las coordenadas y las lecturas del gravímetro:

• Base de datos de las bases: etiqueta base, valor de g, long, lat, elevación.

• Coordenadas: estación, longitud, latitud, X, Y, elevación.

• Lecturas del gravímetro: estación, lectura, hora, fecha.

4- Se aplica la corrección de deriva, se calcula la gobs y se obtienen las estadísticas de

las repeticiones (num. total de estaciones, num. estaciones repetidas, porcentaje de

estaciones repetidas, error max, error min, RMS; ECM se puede programar)

5- Se une la base de datos de gravimetría con la base de datos de las coordenadas.

6- Se aplica la corrección del terreno y se calcula la anomalía de aire libre y la anomalía de Bouguer (que puede incluir la corrección de curvatura

CAPITULO 5 REVISIÓN DE LOS PROCEDIMIENTOS Y DEL SOFTWARE DE CÁLCULO Y TRATAMIENTO DE...

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